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关键词:医学 生物化学 教学质量 对策
中图分类号:R318.5 文献标识码:A 文章编号:1005-0515(2013)3-103-01
生物医学是一门交叉的边缘学科,涉及综合工程学、医学以及生物学的一些理论和方法。生物化学是我院基础医学中的一门重要课程,主要是运用工程技术手段进行研究和解决问题。其科学体系庞大、涉及面广、内容繁杂枯燥,其中的理论知识也比较抽象,专业性强。生物化学学科的这一系列特点,让学生难以提起学习兴趣。因此,一度被我医学生认为是一门难以学好的科目。同时,这也给生物化学教学工作增加了难度。值得关注的是,传统的教学方法效果不佳,难以满足现代教学的要求。片面强调理论的传授,而缺乏理论与临床医学的内在联系。这些都将为学生对生物化学的理解和日后的学习带来阻碍。因而,如何有效的提升我院生物化学的教学质量,培养学生的学习兴趣,就成为我们教学者所要面临的挑战之一。在此提出一些对策以改善教学现状。
1、培养学生的学习兴趣。在讲授相关专业知识时,可适当引入与生物化学相关的名人趣事。以这种方式能够很大程度提升学生的学习兴趣。同时,有利于同学建立对于关于相关专业知识的背景,在回忆相关知识时能够通过联想而得到加深。让同学们感觉生物化学并不是那么难以学习,从内心消除对这门课程的心理障碍。其实任何一门知识都是来自于生活的。因此,老师要尽量让自己的课堂内容在专业性的基础上尽量贴近生活。拉近生物化学同学生们的距离。比如,食品公共安全问题,这与人们的生活息息相关,也是人们比较关注的一块热点问题。容易引发人们的共鸣,和对其内在知识的探索。简单的一例就是三聚氰胺问题,当时轰动全国,引发人们极大的讨论。通过添加大量含氮元素的三聚氰胺,来提升牛奶中的蛋白质含量。这些不法商贩的做法,给人们的健康带来了威胁。三聚氰胺有很大的毒副作用,长期摄入会对人体造成危害,引发结实,甚至诱发膀胱癌。相关的例子在医学、工业、农业方面也都发生。通过实例开展相关专业知识的讲解,改善教学方式,提高教学质量。
2、应用现代多媒体教学方式。多媒体设备能够给教学带来不一样的视觉效果,以动画、投影的形式向学生展示,使得内容更加形象具体和突出。理解生物化学中的一些知识内容需要学生拥有一定的思维能力和想象空间,如一些高分子化合物,包括蛋白质的一级结构和多级结构,氨基酸的顺序,多糖等空间结构。此外,还有一些内容相对难以理解,如酶促反应动力学、三大代谢等。因此,依靠动画的表达方式则显得更加直观易懂。在教学过程中,以一定的故事情节为铺垫,针对不同章节需要掌握的重点和难点问题,辅以Flas演示,能够让课堂充满趣味性。充分调动学生的感官系统,让学生在大脑中形成系统的知识结构框架图。以这种寓教于乐的方式提升教学效果。
3、应用案例教学法,实现理论与实际的联系。通过课堂案例分析,有助于学生对医学生物化学的理解和掌握。培养学生独立思考,分析和解决问题的能力,实现理论知识向实际的转化。对于案例教学,首先是关于案例的选择。案例的选择要和课本内容想贴近,同时还要注意与实际的联系程度。根据教学目的和教学内容进行筛选,确定主题。对于选定的案例,教师应充分了解相关的专业知识,并明确在教学过程中所要完成的任务。其次,就是案例的讲解和分析。在课堂之上,首先让学生进行观看,阅读和分析,建立对案例的初步了解和一些个人的见解。随后进入讨论阶段。这一阶段,通过分组的形式,发表个人的看法,彼此之间相互交流、切磋。最后通过教师专业的讲解,让学生明白自己思维的局限性。案例教学法改变了传统的教学模式,能给教学带来不一样的效果。
4、改善教学方法,引导学生学习。学生对一门知识的掌握程度受到很多因素的影响,但是一个好的学习方法能够给学生省去很多的无用功。第一、传授学生巧用记忆法。生物化学涉及的一些知识点对学生来说相对难以理解和掌握,对于一些晦涩难懂的东西,学生常常会产生抵触的情绪,导致学习兴趣不高、积极性不足。但是通过编制口诀,能够帮助学生建立初步的内容体系。继而通过日后的学习不断加深对相关知识点的理解。如“乙酰草酰成柠檬, 柠檬又成α-酮, 琥酰琥酸延胡索, 苹果落在草丛中”,这一口诀有助于学生快速、牢固的将新陈代谢的途径记住。我们老师要善于将自己多年的教学经验,转化为一些实用的学习方法。将生物化学中抽象的概念通俗易懂化,以一种轻松的方式让学生掌握知识。调动学生学习的积极性。其次,运用比较的方法增进理解。生物化学内容繁杂,体系庞大,应利用比较的方法,及时进行总结和归纳。例如,复制和转录过程。复制需要RNA引物,而转录不需要。所需要的酶和最终产物也不同。通过对比能够很好地理解这两个概念之间的区别加以记忆。此外,糖酵解和糖异生;原核生物和真核生物蛋白质合成过程的异同等,都可采用对比的教学模式。
5、转变教育思想观念。近几年,随着分子生物学的迅猛发展,不断涌现出新的知识和理论。因此,现代生物化学教学不仅要教授学生基础理论知识,还要补充一些课堂之外的前沿研究成果。让教学不断跟上时代的脚步,与时俱进。同时,在教学过程中要与哲学和人文教学相融合,培养学生的人文精神,不断提升学生的人文素养。培养出既有科学头脑又有人文情怀的学生。
我院的教学注重对学生综合素质、实践技能和创新精神的培养。在教学过程中要深化改革。教学改革应以实验教学建设为重点,以现代教学技术为手段,充分调动教师的积极性和创造性,培养出具有综合职业能力的高素质人才。希望通过我们广大教师的共同努力,不断推进我院生物化学这一学科的建设。
参考文献:
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[2] 陈瑾歆. 医学生物化学教学改革探索[J]. 西北医学教育. 2009(06)
关键词:集体备课;联系临床;趣味引导;多媒体
生物化学是一门发展很快的专业基础课,而且是发展非常迅速的前沿学科,由于新理论、新知识、新技术的不断出现,使生物化学的研究日新月异,不断有新的研究成果产生,它的研究范围很广,涉及整个生物界,只要有生命存在,就有生化的过程,我校所学的是医用生化,它集中了动物生化和微生物生化的知识,生化的发展促进了医学的发展,是医学课程中很重要的课程,由于生物化学是从有机化学和生理学中脱离而发展起来的,其内容比较抽象,缩写符号多,代谢反应错综复杂且相互联系,理论点多、面广,因而师生普遍反映生物化学是一门难教、难学的课程。因此,如何将这些深奥难以理解的生物化学内容形象化、具体化、生动化,是我们每一位生物化学教师应该不断探索的问题。通过多年教学,我觉得在教学中应注意以下几个方面。
一、强化集体备课,激发群体思维
对于教材中的重点及难点章节采取集体备课,在备课时要发挥骨干教师的辐射作用,开展以他们为主讲人的备课活动,在集体备课前主讲人要广泛收集教学素材,注重理论和实践结合,成功的集体备课能让所有生化老师群体受益,取长补短,相互启发,互相促进,从而保持教学多元化。
二、授课时多结合临床病例,激发学生的学习兴趣
生物化学较强的理论性和抽象性是学生感到生物化学枯燥及学习被动的主要原因。兴趣是学习的动力,是力求认识事物的心理倾向,激发学习生物化学的兴趣是非常重要的。所以教学内容要侧重于将生物化学的基本理论、基本知识与临床工作联系起来,既能激发学生的学习兴趣,又有助于生物化学课程与后期临床课程和临床实践的密切配合。如在讲授酶时,把酶作用的最适温度概念和高烧对人体的危害、冬眠疗法、高温灭菌、低温保存生物制品等医疗工作措施联系起来。在讲核酸和蛋白质生物合成时,联系一些抗生素抑制细菌生长和抗癌药抑制癌细胞生长的机理,在讲述糖代谢时,可列举糖尿病病例,利用糖代谢知识分析糖尿病“三多一少”产生的原因及治疗方法。不但加深了学生对生物化学知识的理解,而且极大地激发了学生的学习兴趣。让学生觉得理论不再空洞,加快其领悟,提高了教学效果。
三、实施趣味引导式教学
生物化学中有许多原理比较深奥、难以理解,如果采用传统的直接讲授方法,学生必定会感到枯燥乏味,提不起兴趣,若在教学中讲述一些有趣的见闻、运用一些形象的比喻及提出一些启发性的问题,使深奥的理论浅显化、抽象的事物形象化、枯燥的知识生动化,必然会提高学生学习的兴趣。比如,在讲解呼吸链抑制剂鱼藤酮的抑制原理时,可以先讲古代日本渔民打鱼趣闻,他们用生长在海边的一种藤条状的植物在水中浸泡,鱼就会自然死亡,后来研究发现鱼的死亡是由于呼吸链被抑制,细胞缺氧而死亡,就把这种抑制剂称为鱼藤酮。这样的讲解,使学生很容易就记住了知识点。又如,在讲解三羧酸循环时,把循环过程比喻为操场,草酰乙酸比喻为运动员,乙酰辅酶A比喻为矿泉水,运动员沿着操场跑步,每跑一圈喝一瓶矿泉水,然后总结三羧酸循环的特点,每循环一圈,消耗一分子乙酰辅酶A,通过对这些问题的解答,可以使学生轻松地掌握这些内容,同时也提高了学生的思维能力。既能引起学生学习的兴趣,又能化解生物化学教学中的难点,起到事半功倍的效果。逐步启发学生,引导探究,层层深入,直至学生能主动地领会和掌握知识技能的方法。
四、利用多媒体教学,提高生化教学质量
多媒体课件可以充分利用各种媒体素材,生动形象地展示课堂内容,再现传统教学难以表述的内容,具有将抽象理论形象化、平面板书立体化、信息摄取多元化、教育过程人性化等特点,从而调动学生的积极性,吸引学生的注意力,提高学生的学习兴趣。多媒体教学具有图文并茂、动静结合的特点,使图片和动画内容生动活泼,直观性强,可帮助学生了解一些抽象的内容,并将这些内容清晰地展现在学生面前,增强学生对知识的想象力,调动学生思维的积极性。因此教师在制作课件时,先将一些深奥的理论知识转变为学生的感性知识,再通过教师的深入讲解,使之转化为学生的理性知识。另外,在多媒体教学中注意表格的应用,图表的作用在于提纲挈领地列举事物,便于记忆。图表格式的系统化、条理化、简明化,是记忆外储的一种良好形式,图表在多媒体教学中的广泛应用可以大大提高学习效率。绘制表格的基本原则是简单明了、避免杂乱繁琐。设计合理、精美的表格能起到一览诸要,便于记忆的作用。并且教师在多媒体教学中应与传统教学有机地结合,在讲授重点和难点时,适当应用提问、讨论和启发等多种教学方法,增加形体语言的交流,建立“教师―媒体―学生”相互作用的新教学模式。
关键词:生物化学 改革 考核多元化 多媒体 实验设计
1.引言
生物化学是利用化学的理论和方法研究生物的一门科学。生物化学内容涉及氨基酸和蛋白质化学、核酸和核苷酸、酶化学、维生素与辅酶、激素及其作用机理、糖类及其代谢、脂类代谢、氨基酸代谢、DNA的复制与修复、RNA的代谢、蛋白质的生物合成与修饰、DNA重组技术、基因表达的调节控制等,教学内容庞杂、抽象、晦涩、难度较大。随着人们借助现代分子生物学的理论和手段,从基因水平全面了解生物大分子的结构和作用,使生物化学发展更加快速,更加多元化。基于上述因素,生物化学教师在教学中要不断改进,构建以课堂、实验室和社会实践多元化的立体教育教学体系,在传授知识的同时,加强实践能力锻炼,提高学生的动手能力和创新能力。
2.教学内容和课程体系的改革
传统的生物化学教学内容庞杂,学生负担过重,学到的只是死的书本知识。我们将教学内容进行彻底的整合和更新,增加了生物化学研究的新成果,新进展,新的研究手段和方法,如人类基因组计划与DNA测序,基因工程技术,生物芯片,转基因动物及其产品的安全性,基因组信息研究方法与成果,基因组学及蛋白质组学的研究方法与研究内容等。此外针对生物化学是我校生物制药专业的一门基础课程,我们增加了医药生物技术及其产品的生物安全,蛋白质药物,基因药物,细胞药物等内容,以达到拓宽基础,开阔视野,加强对学生的科学素养和能力培养。
3.教学方法和教学手段的改革
教师应改灌输式教学为启发式教学,注重教育多样化,不再单一地使用语言、课本、板书、挂图等教学手段。例如在讲解糖酵解、三羧酸循环、脂肪酸的β氧化及生物合成、核苷酸代谢等代谢过程时,一些教师常常将整个化学反应式罗列在黑板上,这样学生会感到枯燥无味,致使上课注意力不集中。在教学蛋白质结构、核酸结构、蛋白质生物合成、DNA半不连续复制这部分内容时,为让学生有生动形象的感性认识,教师应充分利用现代多媒体教学手段,让学生眼、耳、脑多渠道接受,使这部分抽象的理论变得直观具体,从而激发学生的学习兴趣,使学生积极思考,容易记忆。另外对于条件不允许的实验,教师可以通过多媒体的形式使学生了解实验过程,例如证明DNA是生命遗传物质的噬菌体实验和肺炎球菌实验。但教师应注意控制课堂节奏,不要连续播放文字和图片,而不及时了解学生的反馈,否则会造成走马观花,欲速则不达的后果。
演示教学可以增强教学的直观性、形象性、生动性、吸引力和感染力,寓教于乐,有效地提高教学效果。例如测定酪蛋白等电点,学生通过观察不同pH值溶液中酪蛋白的溶解度,很容易观察出沉淀最多的缓冲液的pH值即为酪蛋白的等电点。此外如紫外分光光度法测定核酸的含量,离子交换拄层析法分离氨基酸等,通过现场演示,都可取得较好的教学效果,学生记忆深刻。
教师应改单向接受式的教学为双向互动式教学。教师在课堂教学中应组织学生参加课堂教学实践,让他们从事教学工作,引导学生主动学习,以锻炼和提高学生的综合素质。教师还可以通过创设问题情境,发挥教材的情趣性因素。
运用新颖多样的教学手段,可激发学生好奇求知欲望,形成主动学习的课堂气氛。组织学生开展研讨活动,活跃课堂气氛。教师可布置一些例如人类基因组计划对人类疾病基因研究有着哪些重要贡献等的题目,让学生借助Internet、多媒体、文献检索等进行自主学习。此外,教师还应注意学生在学习能力、学习习惯、学习方法、学习效率的个体差异,采取个别辅导、小组活动、有指导的个人学习等。
课堂教学过程中的师生关系不单纯是知识的传递,更重要的是情感的交流,教师上课时精神焕发,情绪饱满,学生也会以高度的注意力、热烈而紧张的情绪投入学习。教师在教学中尊重学生、理解学生、循循善诱、启发指导,维持学生的学习兴趣,不挫伤学生的积极性,正确地给予肯定和鼓励,帮助学生树立信心,这样才能激发学生的学习热情,使其坚持不懈地努力学习。
4.实验教学改革
实验教学是生物化学教学的重要组成部分,是培养学生动手能力和创新精神的重要手段,使学生对所学材料有内在兴趣,培养学生的自主性、实践性、研究性和创新性,注重学生综合素质的发展。所以应加强实验教学环节,改变传统的教学模式,以免导致学生动手能力和专业技能薄弱,不符合企业对高技能人才的需要。
我们让学生自己设计实验,通过小组合作学习,让学生在宽松、和谐、合作、民主的氛围中主动学习,相互交流,想象创造。如酶特性实验,学生自己制定实验研究方案,内容包括实验目的、实验假设及依据、研究方法、实验内容与过程,利用唾液淀粉酶验证酶活性受温度,pH值,激活剂和抑制剂的影响,最后对实验结果进行讨论和分析。这样改变了过去学生只管按教师给的操作步骤做,却不知道为什么这样做,培养了学生主动学习的能力。学生亲自设计实验,从中能发现问题,提出问题,说出自己不同的观点和看法。
5.考核形式多元化
考试的主要目的是督促学习,提高教学质量。事实证明仅凭一纸卷面成绩就决定学生全部的水平和能力是不科学的,必然会产生填鸭式教学的应试主导思想,学生们形成应付式的心态,重记忆,轻思考,临考前背一背。应将考核重点转到学生的技能上来,除了常规性闭卷笔试外,教师还应利用一些测验、作业、写论文、做实验、课堂表现、口试等定期对学生的学习进展进行评估,还可以在教学过程中适当地开展各种形式的学习竞赛,将竞赛成绩列入总分,将死记硬背知识的考核分量降低,注重学生的平时成绩,让学生在平时学习的时候就引起足够的重视,这种全面考查学生得到的成绩更加公平合理,能充分调动学生的学习积极性。
6.结语
生物化学课程是一门发展较快的学科,在诸多方面需要进行改革探索,教师应多听取学生的反馈意见,在教学中不断总结经验,多学习,以适应学科发展并满足学生汲取新知识的需要。
参考文献:
[1]黄熙泰,于自然,李翠凤.现代生物化学,2005.
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[8]吴庆余.基础生命科学.高等教育出版社,2003.
[9]李元.基因工程药物.化学工业出版社,2005.
1•1基因工程定义
基因工程(geneticengineering)技术是指按照预先设计好的蓝图,利用现代分子生物学技术,特别是酶学技术,对遗传物质DNA直接进行体外重组操作与改造,将一种生物(供体)的基因转移到另外一种生物(受体)中去,从而实现受体生物的定向改造与改良[3]。基因工程的基本程序[4]:(1)获取所需的目的基因;(2)把目的基因与选好的载体连接在一起,即重组;(3)把重组载体转入宿主细胞;(4)对重组分子进行选择;(5)表达成蛋白,采用合适条件,获得高表达的产品。
1•2发展
1973年美国斯坦福大学和旧金山大学Coken和Boyer两位科学家成功地进行了DNA分子重组试验,揭开了基因工程发展的序幕。1984年,Be-van[5]报告了从粪链球菌中提取的基因植入烟草(Nicotinaplumbaginifolia)的基因组,开创了转基因生物时代。1994年,美国农业部(USDA)和美国食品与药品管理局(FDA)批准第一个转基因作物产品———延熟保鲜转基因番茄进入市场之后,大量的转基因生物作为食品进入人们的生活[6]。
2基因工程在食品工业中的应用
2•1改善食品原料品质
基因工程应用于植物食品原料的生产上,可进行品种改良,新品种开发与原料增产,如选育抗病植物、耐除草剂植物、抗昆虫或抗病毒植物、耐盐或耐旱植物[2]。除增加产量外,还应用于改良农作物品种特性方面,例如,豆类植物中蛋氨酸的含量普遍较低,但赖氨酸的含量很高;而谷类作物中的两者含量正好相反,通过基因工程技术,可将谷类植物基因导入豆类植物,开发蛋氨酸含量高的转基因大豆[7]。维生素A(VA)缺乏在发展中国家是一种常见的营养缺乏症,通过基因改造的黄金米(goldenrice),可以产生VA的前体物质β-胡萝卜素,为防治VA缺乏症提供了解决办法,但其使用的有效性和安全性一直以来未作深入研究。Stein等[8]结合健康和营养以及社会经济政策等因素,通过对黄金米进行的以试验为依据的研究表明黄金米有望极大地减少VA缺乏症的发生。此外,通过外源生长激素在受体鱼中的表达,可使转基因鱼的肌肉蛋白含量和饲料转换效率明显提高,生长速度加快。生长激素转基因猪也取得了相似的效果,且减少了脂肪,增加了瘦肉率[9]。在不影响奶质量的前提下,美国康乃尔大学利用基因工程技术研究了一种牛生长激素(bo-vinesometotropin,BST),将它注射到乳牛体内,便可提高乳牛的产奶量[10]。花生过敏源是一种严重的食品过敏源,也是最常见的可能威胁到生命的致敏反应。尽管普遍的引发过敏反应的阈值范围在1个花生仁左右,但痕量(0•1-10mg)也可能触发对花生的过敏反应。研究认为Arah1、Arah2和Arah3是花生中3种很重要的蛋白质过敏源[11]。Dodo等[12]研究发现,通过RNA干涉技术可以使花生中Arah2的表达受到抑制,从而生产出低致敏源的花生。
2•2改良食品工业用菌种
最早成功应用的基因工程菌是面包酵母菌。人们把编码麦芽糖透性酶及麦芽糖酶的基因转移至该食品微生物中,通过表达使该酵母含有的麦芽糖透性酶及麦芽糖酶的含量大大提高,从而在面包发酵过程中产生较多的CO2气体,使面包膨发性能良好、松软可口。另据Meyer[13]报道,由于丝状真菌具有独特的高容量表达和分泌蛋白的能力,可利用其生产真菌或非真菌来源的酶类,通过基因工程技术可以有效地提高产率及减少非需要的副产物的形成,为此建立一种有效的转化方法至关重要,目前可以应用在真菌上的转化方法有原生质体介导转化法(PMT)、电穿孔转化法、基因枪转化法以及农杆菌介导转化法(AMT)。
2•3生产酶制剂
酶的传统来源是动物肝脏和植物种子,后来因发酵工程技术的发展,使得利用微生物生产各类酶成为可能,20世纪50年代初开始,分子生物学和生物化学的发展使基因工程技术在酶制剂方面的应用越来越广泛。凝乳酶是第一次应用基因工程技术把小牛胃中的凝乳酶基因转移到细菌或真核微生物生产的酶,利用基因工程菌生产凝乳酶是解决凝乳酶供不应求的理想途径。Geoffrog等[14]将编码牛凝乳酶的基因克隆到乳酸克鲁维酵母中发现,乳酸克鲁维酵母能有效地把凝乳酶原分泌到培养基质,并成功地进行了大规模的工业生产。
2•4改良食品加工性能
啤酒制造中对大麦醇溶蛋白含量有一定要求,如果大麦中醇溶蛋白含量过高就会影响发酵,容易使啤酒产生混浊,也会使其过滤困难。采用基因工程技术,使另一蛋白基因克隆到大麦中,便可相应地使大麦中醇溶蛋白含量降低,以适应生产的要求。在牛乳加工中如何提高其热稳定性是关键问题,牛乳中的酪蛋白分子含有丝氨酸磷酸,它能结合钙离子而使酪蛋白沉淀。现在采用基因操作,增加k-酪蛋白编码基因的拷贝数和置换,k-酪蛋白分子中Ala-53被丝氨酸所置换,便可提高其磷酸化,使k-酪蛋白分子间斥力增加,以提高牛乳的稳定性,这对防止消毒奶沉淀和炼乳凝结起重要作用。在烘烤工业中,将含有地丝菌属LIPZ基因的质粒转化到面包酵母中,可以使面包蓬松,内部结构较均匀,优化了加工工艺[15]。
2•5生产保健食品
目前,保健食品的开发可采用转基因手段,在动、植物细胞中得到基因表达而制造有益于人类健康的保健成分或保健因子。例如,2002年,中国农科院生物技术研究所通过重组DNA技术选育出具有抗肝炎功能的番茄,这种番茄被人食用后,可以产生类似乙肝疫苗的预防效果[16]。此外,基因工程技术还可以用于提高食品中矿物质和天然存在的抗氧化维生素(VA、VC、VE)等保健因子水平,这些物质可以减慢和阻止氧化作用,如在番茄和甜椒中大量存在的番茄红素已经用转基因技术得到生产。
2•6食品检测
近年来DNA探针杂交技术在食品微生物检测中的应用研究十分活跃,DNA探针杂交技术具有特异性强、灵敏度高及操作简便快速等特点,将是今后食品微生物检测技术的一个重要发展方向。目前该技术已用于多种食品中致病菌的检测。蜡质芽孢杆菌(Bacilluscereus)是一种很重要的经食物携带,能引起人体疾病的微生物,其产生的肠毒素可能会引起腹泻、呕吐等症状。为此,检测这类致病菌显得极其重要。传统的检测方法如平板接种、生化特征描述等方法费时费力,近年来人们通过利用PCR和DNA探针技术来检测此类病原菌。Subramanian等[17]通过用限制性内切酶BglII从蜡质芽孢杆菌质粒中获得了一段大小为3kb的DN段为探针,研究发现,此DNA探针对鉴定蜡质芽孢杆菌有高度专一性。
3转基因食品及其安全性
3•1转基因食品定义
转基因食品(geneticallymodifiedfood,GMF)是指以转基因生物为原料加工生产的食品,利用分子生物学手段,将某些生物基因转移至其他生物上,使其出现原物种不具备的性状或产物,针对某一或某些特性,以植入异源基因或改变基因表现等生物技术方式,进行遗传因子的修饰,使动植物或微生物具备或增加特性,进而达到降低生产成本,增加食品或食品原料价值的目的[15]。转基因食品包括转基因动物性食品、转基因植物性食品和转基因微生物性食品。转基因动物性食品主要以提高动物的生长速度、瘦肉率、饲料转化率,增加动物的产奶量和改善奶的组成成分为主要目标,主要应用于鱼类、猪、牛等。转基因植物性食品主要培育延缓成熟、耐极端环境、抗病毒、抗枯萎等性能的作物,提高生存能力;培育不同脂肪酸组成的油料作物、多蛋白的粮食作物等以提高作物的营养成分,主要品种有小麦、玉米、大豆、蔬菜、水稻、土豆和番茄等。转基因微生物性食品主要改造有益微生物,生产食用酶,提高酶产量和活性,主要有转基因酵母、食品发酵用酶等[18]。利用转基因技术生产的食品是现代生物技术和当代科学成功和进步的标志。
3•2转基因食品的接受度
人们对转基因食品的接受度取决于他们对基因工程总的看法。许多研究表明,人们对转基因技术在食品中的应用持怀疑态度,但是也有研究发现,尽管人们对转基因技术本身有负面的看法,但在评价一个具体的产品时并不是无条件的和整个技术联系在一起。例如,消费者在转基因技术涉及植物时比其涉及动物更容易被接受[19]。葛立群等[20]对辽宁省10个城市消费者进行问卷调查,调查分析结果表明,有64•8%的受访者听说过转基因食品,在转基因食品与同类普通食品价格相同的情况下,约占55•5%的受访者表示愿意购买转基因食品。若是受访者得知该转基因食品有益于人身体健康,表示愿意购买的比例增加到了57•9%。辽宁省消费者愿意购买转基因食品的比例相比于国内其他城市处于较高水平。2004年对南京市的消费者调查表明,仅有27•3%的人愿意在价格相同的条件下购买转基因食品[21]。此外,消费者的购买意愿会受其个体特征、社会经济因素、初始态度及认知水平的影响。Chen等[22]对台湾消费者进行调查后发现人们普遍对转基因技术应用在科学研究方面持积极态度,而对其在食品中的应用持否定态度。
3•3转基因食品营养学评价
成分分析是食品原料营养评价的基础,转基因作物组成分析评价要考虑原作物的自然变异情况,转基因食品的营养评价应包括:营养组成,食品中营养成分的生物效能,膳食摄入量和营养性作用[23]。1997年以来,德国的联邦农业研究中心进行了18项转基因植物喂养动物试验,包括乳牛、公牛、乳猪和成年猪、母鸡、肉鸡和鹌鹑等动物。大部分试验(16项)喂养的是第一代转基因植物诸如Bt-玉米,Pat-玉米,Gt-大豆,Gt-马铃薯等。有两项研究是使用第二代转基因植物(如改变了脂肪酸的油菜籽或是菊粉马铃薯),结果发现,在营养价值方面第一代转基因植物与非转基因品种没有明显的差异,也没有从被喂养的动物组织或器官发现重组DN段[24]。
3•3•1蛋白质评价GMF的蛋白质评价是转基因食品营养素评价的内容之一。Shireen等[25]对GST大豆中的EPSPS基因的表达作了营养评价。科学家用大肠杆菌表达的CP4EPSPS蛋白做了小鼠口服急性毒性试验,结果表明,不同剂量组之间在体重、累积体重和摄食方面没有统计学差异,解剖未发现异常。
3•3•2脂类的评价Robert[26]研究发现,把海藻中的omega-3长链多不饱和脂肪酸(LC-PUFA)基因转入陆地油料作物中,从大西洋鲑鱼提取的omega-3-LC-PUFA和转基因油料作物生产的omega-3-LC-PUFA的营养效果一致。
3•3•3矿物质的评价Drakakaki[27]发现转基因玉米表达曲霉的植酸酶后,能够帮助小鼠高效吸收铁。有关GMF中主要营养素评价的文献资料表明转基因食品的营养素变化不大。
3•4转基因食品的安全性
3•4•1转基因食品安全性问题的起因1998年8月,英国的Pusztai[28]用转雪花莲凝集素(GNA)基因的马铃薯饲养大鼠,发现大鼠出现了器官生长异常、体重减轻等症状,免疫系统也遭到破坏,对于人类而言,类似结果可能导致癌症发病率和死亡率大幅上升。这一试验结果引起世界范围对转基因食品安全性的质疑。1999年,美国康乃尔大学Losey等[29]报道,用拌有转Bt基因抗虫玉米花粉的马利筋草喂养大斑蝶幼虫,以喂正常花粉或不加花粉的作为对照组,4d后喂Bt花粉的幼虫死亡率达44%,从而引发了“转基因植物对生态环境是否安全”的争议。2000年,美国Aventiscropscienc公司生产的“里联”转基因玉米因可能导致部分人皮疹、腹泻或呼吸系统的过敏反应,只准予作动物饲料,但检测发现该转基因玉米被混入加工食品中,从而引起全球300多种含玉米产品的回收潮。此后,美国政府于2001年1月出台了转基因食品管理草案;2005年5月英国《独立报》报道,MonSant公司的研究表明,食用了转基因玉米的老鼠肾脏变小,血液的构成发生变化。由于转基因大豆在我国国内油料市场占有举足轻重的地位,由此引发了中国消费者对食用转基因大豆油安全性的担忧[30]。
3•4•2转基因食品潜在的安全性问题
3•4•2•1毒性问题关于转基因食品的毒性问题,目前只有一些相关的试验报道,尚无人体的研究报告。1998年,英国Rowett研究院的Putsai博士[31]用转雪花莲凝集素基因的马铃薯喂大鼠,声称大鼠食用后体重和器官重量减轻,免疫系统受到破坏。而据Poulsen等[32]的研究,通过用表达雪花莲凝集素基因的大米喂养大鼠,采用90d喂养试验发现,虽然喂养转基因大米组与正常对照组存在明显的统计学差异,但并没有数据能说明转基因米对大鼠的生长产生有害的影响。
3•4•2•2过敏反应问题第一次与转基因食品有关的过敏问题的提出是在1996年,当时研究人员发现,在从巴西坚果向大豆转移一个主要过敏原的过程中,同样也转移了它引发过敏的能力,它能够在本来对巴西坚果过敏的个体中引发过敏反应。被讨论的这个基因编码是2S白蛋白,用于提高饲用大豆的营养状况[33]。这一发现促使人们对转基因食物潜在过敏性进行更加全面的测试。
3•4•2•3对抗生素的抵抗作用抗生素抗性基因是目前转基因植物食品中常用的标记基因,但抗生素标记基因对人体的健康是否会造成不利的影响,例如,是否会水平转移到肠道微生物或上皮细胞,从而降低抗生素在临床治疗中的有效性,一直受到人们的关注[34]。虽然目前人们倾向于认为这种可能性比较小,但在评估潜在健康问题时,仍应考虑人体和动物抗生素的使用以及肠道微生物对抗生素的抗性。
3•4•2•4基因漂移问题基因漂移指的是一种生物的目标基因向附近野生近缘种的自发转移,导致附近野生近缘种发生内在的基因变化,具有目标基因的一些优势特征,形成新的物种,以致整个生态环境发生结构性的变化。最常见的如水平基因转移(HGT)或基因横向迁移(LGT),它是指一种有机体将遗传物质转移到另外一个有机体而不是其后代体内,这种进程很容易在原核生物体内发生,从而严重影响细菌基因组的进化及其它细菌的物种多样性[35]。研究表明,油菜、甘蔗、莴苣、草莓、向日葵、马铃薯以及禾本科作物均有向其近缘野生种的自发基因转移,甚至不同属间的基因漂移也有可能发生[36]。当发生基因漂移时,可能产生一些难以预料的后果,如产生超级杂草、超级害虫、危害生物多样性、诱发新病毒、对非靶标有益生物的影响,即所谓的“基因污染”问题。